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Ion permeation and rotation mechanisms in bacterial flagellar motor stators

研究課題

研究課題/領域番号 23K14154
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

TRAN PHUOC・DUY  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (50848546)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードFlagellar motor stators / MotA/B / Molecular dynamics / PaCS-MD / Flagellar stator MotAB
研究開始時の研究の概要

We’ll construct full-length models of Aquifex and E. coli MotA/B as well as Vibrio PomA/B based on the recently determined structures of the transmembrane region of MotA/B and already known structure of the periplasmic domain of MotB together with all-atom molecular dynamics simulation. Using these models and PaCS-MD/MSM, we’ll simulate permeation of sodium ion and proton through the complex with and without peptidoglycan layer and also simulate the rotation of MotA or PomA around MotB or PomB. After that, we’ll compare the mechanisms of MotA/B and PomA/B.

研究実績の概要

We have thoroughly making the well-equilibrated Flagellar motors MotA/B of the Bacillus subtilis, Campilobacter Jejuni and Clostridium sporogenes by performing the multiple trials, long molecular dynamics simulation (MD). The MotA/B proteins are embeded on the lipid bilayer membrane alike to the bacteria membrane. After that, we have performed detailed analysis of the ions interacting to the MotA/B proteins. After that, we have used enhanced sampling technique to drive the ions moving from periplasm to cytoplasm. The results help us to distinguish key interaction residues on MotA/B proteins that help ions to go through periplasm to cytoplasm without being trapped.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

We have identified the ionic penetrating mechanism of the Bacillus subtilis MotA/B successfully and currently extend to complete for the other species.

今後の研究の推進方策

In the future, we will remodel the full length of the MotB protein and identify the mechanism of the plug region as well as periplasmic domain of MotB contributing to the selectivity, ion penetrating or non-ion penetrating.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] PaCS-Toolkit: Optimized Software Utilities for Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics (PaCS-MD) Simulations and Subsequent Analyses2024

    • 著者名/発表者名
      Ikizawa Shinji、Hori Tatsuki、Wijaya Tegar Nurwahyu、Kono Hiroshi、Bai Zhen、Kimizono Tatsuhiro、Lu Wenbo、Tran Duy Phuoc、Kitao Akio
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 128 号: 15 ページ: 3631-3642

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.4c01271

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Simulating ion permeation through the flagellar motor stator MotA/B protein complexes2024

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      Flagellar Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] How the bacterial Flagellar Motor stator works: an insight from molecular dynamics simulation2023

    • 著者名/発表者名
      Duy Phuoc Tran, Akio Kitao
    • 学会等名
      The 34th IUPAP Conference on Computational Physiscs
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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